車(chē)筒竹熱解及其竹炭產(chǎn)品開(kāi)發(fā)

ACADEMIC FIELD學(xué)術(shù)園地車(chē)筒竹熱解及其竹炭產(chǎn)品開(kāi)發(fā)王裕霞'王玉2張方秋'黃慧潘文(1廣東省林業(yè)科學(xué)研究院廣州510520;2江西省林業(yè)科學(xué)院南昌30032)摘要:研究了車(chē)筒竹材熱解工藝及其竹炭的基本性能,測定了車(chē)筒竹竹炭?jì)艋諝獾男阅?。結果表明,車(chē)筒竹的熱分解過(guò)程與毛竹相近,在制取車(chē)筒竹竹炭時(shí)可以采用現有的毛竹炭燒制工藝和設備。采用機械爐燒制的502℃、542℃車(chē)筒竹炭及用特制箱式電阻爐制取的700℃、800℃、900℃車(chē)筒竹炭在空氣凈化方面性能均較優(yōu)良,適合用于生產(chǎn)空氣凈化類(lèi)吸附性產(chǎn)品。已開(kāi)發(fā)成功車(chē)筒竹炭微納米炭雕關(guān)鍵詞:車(chē)筒竹熱解;竹炭;空氣凈化;炭雕Pyrolysis of Bambusa sinospinosa and Its Charcoal Products DevelopmentWang Yuxia, Wang Yu, Zhang Fangqiu, Huang Hui, Pan WenAbstract: This paper studied the pyrolysis technology of Bambusa sinospinosa and the basic property of itscharcoal, and determined the property of the charcoal in terms of air purification. The results showed that thepyrolysis course for Bambusa sinospinosa was similar with that for moso, and existed burning technique andequipment for bamboo can be used for making charcoal with Bambusa sinospinosa as the raw material. Bsinospinosa charcoals bumed at 502.C and 542.C by using machine kiln and at 700C, 800C and 900C byusing electric resistance stove had a better performance regarding air purification, which were suitable to beused for producing absorbent products for air purification. Nowadays, micro- nano charcoal carving with Bsinospinosa as the raw material has been successfully developed.Key Words: Bambusa sinospinosa, pyrolysis, air purification, bamboo charcoal caving竹材資源的開(kāi)發(fā)利用是可持續林業(yè)發(fā)展的稈,取梢部、中部和基部在不同終點(diǎn)溫度下燒一個(gè)重大課題。中國叢生竹資源豐富.由于徑制成竹炭級小,材性不很優(yōu)良,大多數叢生竹材都未被1.2方法利用,只有少數用于制漿造紙、編制竹工藝品1.2.1車(chē)筒竹熱解方法和工藝研究或作觀(guān)賞用途等,存在著(zhù)利用率不高的問(wèn)題3年生車(chē)筒竹,分別取梢部、中部和基部的竹材經(jīng)過(guò)一定工藝燒制熱解可制得主要產(chǎn)品竹竹粉.用同步熱分析儀(STA409PC)進(jìn)行熱重炭,同時(shí)伴有大量副產(chǎn)物竹醋液和竹焦油。竹(TG)和差示掃描量熱(DSC)測試.從室溫炭具有特殊的微孔結構,這些微細孔道具有超到800℃,升溫速度為20℃/min,以氮氣為氣強的吸附能力,能吸附空氣中的甲醛等有害化氛,流速為25ml/min,測得TG/DSC曲線(xiàn),分析學(xué)物質(zhì)及臭氣、異味和濕氣"3。本項目通過(guò)車(chē)筒竹熱解特性,初步確定車(chē)筒竹燒制工藝研究車(chē)筒竹材熱解工藝及其竹炭和竹醋液的性1.2.2車(chē)筒竹竹炭的制備能,為叢生竹材熱解高效利用提供參考。根據熱解曲線(xiàn),初步確定車(chē)筒竹的熱解1試驗材料與方法工藝進(jìn)行車(chē)筒竹炭制備。采用機械爐,控制終1.1材料點(diǎn)溫度500C和600C制備竹炭,并同時(shí)收集竹3年生車(chē)筒竹( Bambusa sinospinosa McClure)醋液。另外,實(shí)驗室用特制箱式電阻爐,在6柏明娥,陳順偉,莊曉偉不同精制工藝對浙江農業(yè)學(xué)報.2006.8(4)268-272竹醋液理化性質(zhì)的影響[J.林產(chǎn)化工通訊,9張文標,李文珠.張宏等編著(zhù).竹炭竹醋200539(2):25-27液的生產(chǎn)與應用M]北京:中國林業(yè)出版7翁益明,王偉龍,張文標,等用竹炭精制社,2006,10-60竹酷液的研究小竹子研究匯刊.200612410專(zhuān)V凵中國煤化工申請公開(kāi)號(2):44-47特丹8鮑濱福,馬建義.張齊生等竹醋液作為植11李文壞CNMHGAN食主門(mén)性能與檢測方物生長(cháng)調節劑的開(kāi)發(fā)研究[].()田間試驗.·法[刂.世界竹藤通訊,2007,(3):20-22■2008年第6卷第6期5世界竹藤通訊 WORLD BAMBOO AND RATTAN梢部、中部和基部分別取樣,控制終點(diǎn)溫度2結果與分析7o0℃、8o℃、900C,升溫速度為20℃/min,2.1車(chē)筒竹熱解方法和工藝研究制備不同竹材部位和不同燒制溫度的車(chē)筒竹圖1、圖2、圖3是車(chē)筒竹粉熱解得到的炭,用于車(chē)筒竹炭理化性能測試與分析。TG/DSC曲線(xiàn)及其分析圖?？梢钥闯?車(chē)筒竹材123車(chē)筒竹竹炭和竹醋液性能測試方法不同部位竹粉的熱解曲線(xiàn)基本一致。1.2.3.1竹炭的含水率采用水分快速測定儀進(jìn)行測試。1.232竹炭的密度竹炭密度為單位體積的質(zhì)量,取炭顆粒采用固體密度測定儀進(jìn)行測試1.2.3.3竹炭的灰分含量將試樣粉碎到60目以上,并干燥至恒重稱(chēng)取一定質(zhì)量的試樣以蓋過(guò)坩堝底部為宜,精確到0.0009.放入高溫箱式電阻爐在800±“20C的條件下灼燒到恒重,樣品全部成灰白圖1車(chē)筒竹不同部位熱解曲線(xiàn)色,冷卻后稱(chēng)量,以殘留物質(zhì)量占試樣原質(zhì)量的百分數作為灰分值從TG曲線(xiàn)分析圖可知,隨著(zhù)溫度的升高2.34竹炭的揮發(fā)分含量有2個(gè)明顯的失重階段,整個(gè)熱解失重可分成稱(chēng)取一定質(zhì)量的試樣平鋪于坩堝底部,3段。第1階段是從起始溫度到105℃左右,主將坩堝蓋好,隔絕空氣在850C的高溫下加熱7要是竹粉中水分的蒸發(fā),也就是干燥階段mm,所失去的質(zhì)量占試樣原質(zhì)量的百分數作為不同部位竹粉的含水率略有不同,基部失重揮發(fā)分。為2.65%,中部失重為3.95%,梢部失重為235竹炭的固定碳含量4.02%,由此可知梢部的含水率最高;第2階固定碳是指竹炭中有效碳元素的百分含段是270-370℃,失重明顯,基部粉在溫度量.以干燥后的竹炭重量減去其灰分量和揮發(fā)到達364℃時(shí),失重為5696%,中部竹粉溫分量計算得。度到達365.6℃時(shí),失重率為60.00%,梢部1.2.3.6竹炭的酸堿性竹粉溫度到達372.7℃時(shí),失重率為64.08%稱(chēng)取試樣5g置于100mL的錐形瓶中,加入從梢部到基部失重率略有增加:第3階段為新煮沸冷卻的蒸餾水50m,加熱煮沸5min,補370-900C,.竹粉熱解失重逐漸趨向平衡,最添蒸發(fā)的水,過(guò)濾將初濾液5m棄去,余液冷終殘余質(zhì)量基部為20.54%、中部為20.74%卻到室溫后用叫H計測定梢部為21.46%。1.2.4車(chē)筒竹竹炭?jì)艋諝庑阅軠y試從DSC曲線(xiàn)圖可知,整個(gè)熱解過(guò)程有2參照“空氣凈化用竹炭國家標準”(待公個(gè)明顯的吸熱峰。第1個(gè)峰在50-130℃c間布),測試不同工藝條件下制得的車(chē)筒竹炭對主要是竹粉中的水分蒸發(fā)所吸收的熱量.且甲醛、氨、苯和TVoc等的吸附值,并用ASAP不同部位吸收的熱量差值不大;第2個(gè)峰在2020比表面積測試儀測試比表面積。300-390℃間,主要是竹材中的有機物熱解吸1.3車(chē)簡(jiǎn)竹微納米炭雕制作收熱量,從基部到梢部吸熱終點(diǎn)溫度分別為將空氣凈化性能優(yōu)良的車(chē)筒竹炭磨成微納37520.378.5C.3841℃,吸熱面積從基部米顆粒,經(jīng)成型與雕刻制作成微納米竹炭雕。到梢部公別110714152.8679中國煤化工申本項日的完成得到漸江林學(xué)院張文標副教授與李文珠老師熱心CNMH程是:100c幫助與支持,謹致∮衷心感謝!以下有失重和吸熱,主要是水分的蒸發(fā):在6208年第卷第6期A(yíng)CADEMIC FIELD學(xué)術(shù)園地炭?jì)艋諝夥矫娴男阅苤饕獮閷兹?、氨、苯和TvoC等的吸附能力。不同燒制溫度車(chē)筒竹炭的性能測試結果見(jiàn)表1。從表1看出,500c至900C車(chē)筒竹炭pH值幾乎相同均為10左右:含水率相近大多在4.0%以下:密度亦較相近,多在05(g/cm2)左右或以下,唯542℃者0.78(g/cm2)。不同燒制溫度車(chē)筒竹炭的灰分含量均較高,多接近或超圖2車(chē)筒竹熱解TG曲線(xiàn)分析過(guò)8.0%,542℃時(shí)最低,為5.0%。揮發(fā)分含量隨燒制溫度升高而明顯降低:固定碳含量隨燒制溫度升高而升高,800℃者最高,900c者略有降低。竹材中含有磷、鉀、硅等元素組成的無(wú)機成分,在竹材熱解過(guò)程中仍然存在竹炭之中而成為竹炭灰分。竹炭在高溫下煅燒時(shí)放出的二氧化碳、一氧化碳、甲烷等氣態(tài)產(chǎn)物稱(chēng)為揮發(fā)分。溫度越高,竹材炭化越充分,揮發(fā)分物質(zhì)被揮發(fā)掉或參與二次反應而導致留在竹炭中的揮發(fā)分物質(zhì)減少。固定碳是指竹炭中有效碳元素的百分含量,其與竹炭燒制工藝及竹種圖3車(chē)筒竹熱解DSC曲線(xiàn)分析的灰分含量相關(guān)。260C以下,重量基本沒(méi)有變化:隨著(zhù)溫度繼續低中溫(502℃、542℃.700C)車(chē)筒竹炭升高.竹材受熱分解速度顯著(zhù)加快,溫度上升比表面積較小,在524m1/9-1328m/9的范圍到約270C左右時(shí),分解反應劇烈進(jìn)行,T6曲內,而80c.900車(chē)筒竹炭比表面積分別為線(xiàn)上有明顯失重.DSC曲線(xiàn)上有一個(gè)明顯的強1166m2/g和368.3m3/g。在此實(shí)驗中同時(shí)燒制吸熱峰,對照毛竹材的熱解工藝和理論4,車(chē)與測定的530c毛竹炭較車(chē)筒竹炭比表面積大筒竹的熱分解過(guò)程同毛竹相近,在制取車(chē)筒竹為257.8m/9。張文標等研究了2種叢生竹炭炭時(shí)可以采用現有的毛竹炭燒制工藝和設備。性能,結果為800c小葉龍竹炭與馬來(lái)甜龍竹炭22車(chē)筒竹竹炭性能的比表面積分別是2336m/g與76.7m2/g。本竹炭的基本理化性能包括竹炭的含水率,實(shí)驗中80C車(chē)筒竹炭比表面積大小介于以上兩密度、灰分、揮發(fā)分、固定碳和酸堿性等。竹者之間。表1不同燒制溫度車(chē)筒竹炭性能指標竹材類(lèi)別車(chē)筒竹毛竹備注:空氣凈化用竹炭國標(待公布)竹炭燒制溫度/℃含水率/%3.70.46310.0灰分/%7.7揮發(fā)分/%24.322.31065.819.572.780.485.4≥75比表面積(m2/g)52,41328116.6中國煤化工甲醛吸附率/%9.8氨氣吸附率/%2.412.314.6CNMH苯吸附率/%10,18.37.610.710.3TVoC吸附率/%8.69.114.99.22008年第6卷第6期7世界竹藤通訊 WORLD BAMBOO AND RATTAN表1還表明,在空氣凈化性能方面表2不同部位車(chē)筒竹炭空氣凈化性能比較500c-900℃不同溫度間車(chē)筒竹炭,隨著(zhù)燒制竹材部位梢部竹炭中部竹炭基部竹炭溫度的升高,甲醛吸附率及TVoC吸附率明顯含水率/升高,成線(xiàn)性關(guān)系:氨氣吸附率與苯吸附率亦密度(gm)0.5010.450,42表現出隨著(zhù)燒制溫度升高而升高的總趨勢,但分/%其中542℃竹炭的苯吸附率較高、800C竹炭的捍發(fā)分/%氨氣吸附率與苯吸附率較低而偏離了趨勢。對比表面積(m/g)204.386,1照“空氣凈化用竹炭國家標準(待公布)的甲醛吸附率/%15.6139149氨氣吸附率/各項指標,除灰分與固定碳含量外,502C苯吸附率/%542℃.700c、800℃、900C車(chē)筒竹炭的各項Tvoc吸附率/%10.5性能均基本達到或超過(guò)一級品標準,多數指標大大超過(guò)超過(guò)一級品標準,其中Tvoc吸附率是竹微納米竹炭雕產(chǎn)品級標準的215-373倍。綜合以上結果可以3結論認為,車(chē)筒竹炭是制作空氣凈化用炭新產(chǎn)品的車(chē)筒竹的熱分解過(guò)程與毛竹相近,在制取優(yōu)質(zhì)材料。車(chē)筒竹竹炭時(shí)可以采用現有的毛竹炭燒制工藝23竹材部位對車(chē)筒竹炭空氣凈化性能的影和設備。502C.542℃、700c、80c,90c響車(chē)筒竹炭在空氣凈化方面性能均較優(yōu)良,而且測試梢部、中部和基部不同部位車(chē)筒竹在竹材不同部位對車(chē)筒竹炭空氣凈化性能的影響70c.800c、.90c3種溫度下燒制竹炭的空不大.可以認為,車(chē)筒竹炭是制作空氣凈化用氣凈化性能,結果見(jiàn)表2。結果表明3種不同部吸附性炭產(chǎn)品的優(yōu)質(zhì)材料。已開(kāi)發(fā)成功車(chē)筒竹位車(chē)筒竹炭的甲醛吸附率很相近,氨氣吸附率炭微納米炭雕。則幾乎相等:苯吸附率和TvoC吸附率梢部與基部近相等,低于中部。綜合以上4項空氣凈化參考文獻性能,梢部、中部和基部車(chē)筒竹炭均有良好表1張文標竹炭竹醋液l博士論文南京:南京林現,其中以中部最優(yōu)。業(yè)大學(xué),2002:23-242張文標,竹炭生產(chǎn)和應用[J].竹子研究匯24車(chē)筒竹微納米竹炭雕的制作刊,2001.20(2)49-54炭雕是利用粉末狀炭原料應用成型與雕刻3左宋林毛竹竹材炭化機理的研究[博士論技術(shù)加工而成的同時(shí)具有空氣凈化與裝飾功能文].南京:南京林業(yè)大學(xué).2003:21-23的一種產(chǎn)品。將空氣凈化性能優(yōu)良的車(chē)筒竹炭4華錫奇,李琴竹炭的燒制和用途開(kāi)發(fā)[].竹子研磨成大小為微納米級的粉末狀炭,再加工成5張文標。傅金和,等.2種廣東叢生竹炭成型純竹炭雕或添其他炭材料的混合炭雕,成性能的研究[J.竹子研究匯刊,2008功制作了空氣凈化性能優(yōu)良,美觀(guān)實(shí)用的車(chē)筒27146-49■國外動(dòng)態(tài)孟加拉東北部的藤企業(yè)對孟加拉東北部藤家具企業(yè)的狀況,趨外,缺乏推銷(xiāo)、技術(shù)落后和研究不足也限制了勢、問(wèn)題和未來(lái)發(fā)展進(jìn)行了闡述。本研究重點(diǎn)該行業(yè)的發(fā)展潛力。要改善這一狀況.關(guān)鍵是關(guān)注了所研究區域內藤的采購和管理以及藤在相關(guān)政府機構要持續地供應原材料、有信譽(yù)服家庭手工業(yè)和當地社區收入增長(cháng)中所發(fā)揮的作務(wù)機中國煤化工以及有非政府用等問(wèn)題。研究結果顯示,原材料的缺乏與供組織應對植物應不足是一個(gè)關(guān)鍵的問(wèn)題,成熟度,規格材和和培育CNMHG、性別和平等精加工的低質(zhì)量則進(jìn)一步加劇了這一問(wèn)題。另問(wèn)題以及政策和管理方面進(jìn)行了研究8208年第6卷第6期